【文章內(nèi)容簡介】 油煙機會自己開始工作，當(dāng)其濃度低于該設(shè)定值時，抽油煙機會自動停止工作。并且電機轉(zhuǎn)動速度是可以調(diào)節(jié)的，單片機根據(jù)檢測到的信號進行分析，在油煙和煤氣超過使電機啟動時的濃度時，濃度越高電機轉(zhuǎn)速越快，但當(dāng)其濃度越來越高，超過設(shè)定最高值時，當(dāng)然超過這個值后很可能會慢慢對人體造成傷害，所以這個時候單片機根據(jù)檢測到的信號分析判斷，一邊使電機以最快的速度工作將油煙和煤氣迅速抽走，一邊啟動報警電路，對在場人員發(fā)出警告，并啟示我們迅速采取措施。本設(shè)計還通過看門狗實現(xiàn)了定時的作用，可以通過人為設(shè)置抽油煙的時間，從而達(dá)到抽油煙智能化的目的。這個設(shè)計不僅可以智能化抽油煙，而且可以通過手動開關(guān)人為操作控制抽油煙，這個時候它和普通的抽油煙機沒什么區(qū)別，普通抽油煙機的使用方法同樣適用于它。但不管是在通過單片機實現(xiàn)智能化操作情況下，還是人為運作下，當(dāng)出現(xiàn)煤氣泄漏的情況時，抽油煙機都會自己啟動工作，并同時使報警電路啟動，從而實現(xiàn)防止因煤氣泄漏而造成的中毒事件發(fā)生。在保證室內(nèi)環(huán)境和安全的情況下，本設(shè)計同時也保證了室外大自然的環(huán)境，因為在抽油煙機工作時，所抽出的有害油煙和氣體都會進入到本設(shè)計油煙凈化系統(tǒng)，從凈化系統(tǒng)出來的氣體都會達(dá)到基本正常標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到環(huán)保的目的，實現(xiàn)人與大自然和諧相處。 在系統(tǒng)的設(shè)計過程中，最終方案的選擇必定要與實際情況聯(lián)系在一起，從多方面考慮該設(shè)計的可行性，我們不能僅僅考慮設(shè)計的先進性，再先進的設(shè)計如果無法與現(xiàn)實接軌，那也是一個失敗的設(shè)計，所以我們要綜合考慮，尋找相對最佳的答案?；诜至⒃某橛蜔煓C通過純粹的硬件實現(xiàn)系統(tǒng)的控制，所以電路結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，將會使用到很多集成IC，不僅功能實現(xiàn)起來非常麻煩，而且其電路的穩(wěn)定性也不太好。基于AT89S51微處理器的抽油煙機所采用的控制方式是硬件和軟件相結(jié)合的方式，電路比較簡單，所用到的集成IC也會相對較少，功能比較完善，穩(wěn)定性也較高。基于AT89S52微處理器的抽油煙機具備上述方案二的所有優(yōu)點，它所采用的控制芯片AT89S52是AT89S51的增強型，該單片機計算功能很強，程序編程也十分自由，靈活性好，所以能夠通過編寫程序代碼實現(xiàn)各種功能控制和算法。該單片機在大多領(lǐng)域都應(yīng)用十分寬廣，因為它具有消耗功率小、節(jié)省空間、技術(shù)穩(wěn)定和劃算等優(yōu)勢。該設(shè)計通過溫度傳感器和氣敏性傳感器來檢測溫度和煙霧濃度，傳感器將檢測的信號變?yōu)殡娏骰螂妷盒盘?，最后通過A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號傳下去而且該設(shè)計添加了油煙凈化系統(tǒng)，符合生態(tài)文明理念。經(jīng)過上述的方案比較和綜合各方面因素考慮后，本設(shè)計最后采用方案三。 系統(tǒng)各模塊方案選擇和論證 溫度檢測模塊方案論證方案一：使用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，信息從單線接口輸入DS18B20或者從DS18B20輸出，所以從控制核心AT89S52單片機到溫度傳感器DS18B20只需要連接一條線。讀寫與完成溫度轉(zhuǎn)換的電源能夠由數(shù)據(jù)線自身提供，所以可以不用外部電源。電路十分簡單，所需成本比較低，精度也很高，但編程相對復(fù)雜一點，轉(zhuǎn)換速度也不是很快。方案二：使用AD590溫度傳感器，它是電流輸出型的兩端溫度傳感器。該傳感器是根據(jù)PN結(jié)構(gòu)正向電流和溫度的關(guān)系制作而成，能夠把溫度轉(zhuǎn)化為電流信號，電流大小隨著熱力學(xué)溫度升高而增大，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器后將信號傳送入單片機，單片機經(jīng)分析后讀出。AD590溫度傳感器的優(yōu)點是轉(zhuǎn)換速度快，精度很高，編程也簡單，其缺點是必須與高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器配合使用，而且校準(zhǔn)十分麻煩，成本較高，電路也比較復(fù)雜。在監(jiān)測點較多且監(jiān)測點間距離超過10米的情況下，使用AD590溫度傳感器更加簡便。方案三：使用Pt100鉑熱電阻測溫。鉑電阻溫度傳感器是利用電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器，測溫電路有橋式測溫電路和恒流源式測溫電路，橋式測溫電路利用電橋平衡原理輸出一個mV級的電壓差信號，經(jīng)過運算放大器的放大后送入ADC轉(zhuǎn)換電路；恒流源測溫電路則需要提供一個1mA左右的穩(wěn)定電流，其原理和橋式測溫電路基本相同，都要采集鉑熱電阻兩端的電壓差信號。測溫范圍可在200℃～650℃之間變化，測量精度在177。℃～177?！嬷g變化。受Pt100鉑熱電阻本身非線性度的限制，它對硬件和軟件設(shè)計的要求就非常高，在一定程度上增加了設(shè)計的難度，在精度要求不高的場合很少用這種模擬溫度傳感器。綜合上述方案比較和結(jié)合實際中各方面因素的考慮，我們選擇方案一。 氣體檢測模塊方案論證方案一：采用NIS09離子傳感器，其內(nèi)部使用了極其少量的放射性物質(zhì)镅241。但由于該傳感器自身被金屬制成的電極所包圍,所以不會將放射能泄漏到外界。NIS09離子傳感器適用于各種對靈敏度要求較高的煙霧探測器和火災(zāi)報警器等，其工作最大電壓為24V,主要會在報警系統(tǒng)中使用。方案二：采用MQ2煙霧傳感器，它的電阻值會隨著氣體的種類和濃度變化而發(fā)生變化，適用于液化石油氣、甲烷、丙烷、丁烷、氫氣、酒精和煙霧等的探測。MQ2具有價格低廉，壽命長，使用既容易又方便，而且易于買到手等許多優(yōu)點，把相關(guān)電路焊接好便可進行油煙和煤氣濃度的檢測，輸出的模擬信號電壓為05伏。氣敏性傳感器將檢測的信號變換為電信號。再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將信號變?yōu)閿?shù)字信號輸出，這樣使單片機更加易于控制該系統(tǒng)。方案三：采用MQ5可燃?xì)怏w傳感器，它對可燃?xì)怏w濃度具有廣闊的探測范圍，具有高靈敏度、壽命長、低成本和快速響應(yīng)恢復(fù)的特性，能夠用于家庭以及工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置方面， 適用于液化石油氣、甲烷、丙烷、丁烷、人工煤氣等的探測。當(dāng)該傳感器處于有可燃?xì)怏w存在的環(huán)境中，它的電導(dǎo)率與可燃?xì)怏w濃度成正比變化，只需要一個設(shè)計一個簡單的電路便可將電導(dǎo)率變化轉(zhuǎn)化為和氣體濃度變化對應(yīng)的輸出信號。綜合上述方案比較和結(jié)合實際中各方面因素的考慮，我們可選擇方案二或者方案三，本設(shè)計采用方案二。 油煙凈化模塊方案論證方案一：采用慣性分離法，它是通過使流動方向發(fā)生改變而使油煙中的油滴排煙管發(fā)生慣性碰撞，從而使油滴從氣體中被分離出去。這種方法具有操作維護簡便，設(shè)備簡單，耗能低等優(yōu)點，但是它的凈化效率低，適用于對凈化效率要求不高的場合，一般會與其他方法結(jié)合使用。方案二：采用過濾法，它的原理是當(dāng)油煙氣流經(jīng)過過濾層時，油煙顆粒會被過濾出來。一般的過濾法具有投資較少，機構(gòu)和流程比較簡單，工作狀態(tài)下穩(wěn)定可靠；它的缺點是當(dāng)使用一段時間后，過濾效果會變差很多，因為油煙顆粒粘性很強，極易阻塞，過濾層會越來越臟，不易清洗，過濾層中濾網(wǎng)是不能夠重復(fù)使用的，所以定期更換濾網(wǎng)大大增加了運行成本，使用過的濾網(wǎng)還有可能帶來二次污染。方案三：采用靜電法，它是利用帶電粒子同極性相排斥，異極性相吸引的原理，利用陰極在高壓電場區(qū)中發(fā)射電子，通過電場使油煙顆粒帶上電荷，在電場力作用下，這些帶電油煙顆粒會聚集到陽極電極。這種設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)是在電源方面，兩極板間距離和電壓都對凈化效率有影響。該方法的優(yōu)點是凈化效率高，不會占太多面積，耗能低，但是造價很高，還不能夠除去氣態(tài)的污染物，集油板不易清洗，維護工作量很大。方案四：采用濕式處理法，它的原理是使油煙通過吸收液，從而使污染物從氣相轉(zhuǎn)換為液相。如果僅僅用水噴淋，效果不太明顯，所以需要向水中投入一些化學(xué)試劑，使污染物從氣相變?yōu)橐合?。該方法的?yōu)點是凈化效果較好，特別是對氣態(tài)污染物，且易于維護，占地面積相對不大，但是其投資高，阻力大，能耗高，對于洗手液的處理很可能造成二次污染。方案五：采用旋流式凈化法，與其它的油煙凈化設(shè)備相比較，旋流式油煙凈化設(shè)備改進最大的地方就是使用了旋流器，它能夠產(chǎn)生高速旋流，利用流體動力學(xué)原理，讓油煙、廢氣、異味吸排更加徹底，凈化效率也大大提高了，旋流器作為一種分離設(shè)備，由于它有結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝十分方便，設(shè)備制造成本較低，運行穩(wěn)定可靠，又易于清洗，容易實現(xiàn)自動控制，在安裝方面也十分節(jié)省空間，不存在有碰頭或者滴油的擔(dān)心等諸多優(yōu)點，在化工、采礦、環(huán)保、能源等很多工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。綜合上述方案比較和結(jié)合實際中各方面因素的考慮，本設(shè)計采用方案五。油煙凈化系統(tǒng)主要由四部分組成，分別是風(fēng)機和風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、油煙凈化設(shè)備、油煙初級發(fā)生器。電氣控制裝置可以通過采集從檢測裝置和油煙凈化設(shè)備中獲得的信號，從而實現(xiàn)對風(fēng)機的操作和控制。我們設(shè)置采樣點完全是出于系統(tǒng)的需要，油煙凈化系統(tǒng)的主要目的就是凈化油煙，所以它的最重要的裝置就是它的油煙凈化設(shè)備，目前的油煙凈化設(shè)備只能是減少油煙中的有害成分，并不能完全凈化油煙，但是經(jīng)過凈化設(shè)備排出的油煙已經(jīng)對環(huán)境危害很小了，從而達(dá)到凈化的目的，由于目前的技術(shù)問題，我們還不能將油煙完全凈化，所以對于油煙凈化設(shè)備進一步的研究并加以改進也是十分必要的。為了達(dá)到減少對空氣所造成的污染，實現(xiàn)凈化油煙的目的，我們通常可以通過控制風(fēng)機來調(diào)節(jié)油煙的排出流量。如下圖所示是油煙凈化系統(tǒng)的原理圖。 油煙凈化系統(tǒng)的原理圖檢測裝置主要是通過對油煙壓力和流量的檢測并經(jīng)過判斷分析，從而控制風(fēng)機來調(diào)節(jié)油煙排出的流量大小來達(dá)到凈化目的。如果油煙流速太慢的話，那么油煙排出很可能會不通暢；如果油煙流速太快的話，那么油煙管道阻力又會過大，從而會使系統(tǒng)的噪音和能量消耗過高。所以油煙流速最好讓它在一定范圍內(nèi)，這樣